冶金概论-高炉设备与技术经济指标

一、高炉本体

包括：高炉炉基、炉壳、炉衬、冷却设备及框架等。

(1)高炉炉型高炉内部工作空间的形状为高炉炉型，五段式：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸（参看教材图2-22，P45）。§2.6高炉及附属设备炉喉：圆柱形，炉喉部分由于受炉料下落时的打击，以及煤气流的冲刷，一般不采用耐火材料砌筑，而是用耐磨金属构件组装的炉喉钢砖。炉喉钢砖由厚度为100～150mm的铸钢组成，形状有块状的和条状的。炉身：圆锥台形，上小下大，适应炉料温度逐渐升高后体积膨胀。炉身部分要求炉衬耐磨、抗冲刷能力强，特别是炉身下部要考虑用抗炉渣侵蚀性强的耐火材料。炉身砖衬有薄厚两种，现多采用薄壁炉身。炉腰：圆柱形，炉腹与炉身之间的过渡段。在结构上有厚墙、薄墙及其过渡形式。对炉腰部分的砖衬应与使用的冷却器结合起来考虑，并要求能尽快形成操作炉型。炉腹：倒圆锥台形，上大下小，适应炉料熔化后体积收缩。炉腹部分的砖衬在开炉后不久很快就会被侵蚀掉，这部分主要靠形成的渣皮工作。

炉缸：圆柱形，盛装渣铁水，安装风口装置。（2）高炉炉衬

作用：减少炉子的热损失、保护冷却设备。

高炉常用耐火材料：陶瓷质材料：粘土砖、高铝砖；炭质材料：炭砖、碳捣料、石墨、碳化硅砖等。现代高炉采用优质耐火材料，例如炉底、炉缸部位用微孔碳砖，炉身下部和炉腰部位用铝碳砖或碳化硅砖，其它部位用优质高铝砖和高致密度的粘土砖等作炉衬。炉壳用含锰的高强度低合金钢制作，安装有性能好的含铬耐热铸铁、球墨铸铁或铜质立式冷却器，或铜质的卧式冷却器。

(3)冷却设备冷却目的：保护炉衬，维护合理的操作炉型，使炉渣凝固形成保护性渣皮代替炉衬工作，保护炉壳及金属结构不被烧坏或变形。冷却形式：水冷、风冷、汽化冷却和软水密闭循环冷却。

冷却设备结构：外部喷水冷却装置、冷却壁和冷却水箱、风冷或水冷炉底及风口和渣口。A、喷水冷却装置：炉身下部和炉腹，高炉炉役后期，当冷却壁被烧坏的情况下，进行外部喷水冷却以维持生产。特点：结构简单，对水质要求不高。

B、冷却壁和冷却水箱（图2-27）

冷却壁安装在砖衬和炉壳之间，是内部铸有无缝钢管的铸铁板。分为光面冷却壁和镶砖冷却壁两种。光面冷却壁用于炉底和炉缸部位，镶砖冷却壁用于炉腹、炉腰和炉身下部。

C、汽化冷却和软水密闭循环冷却汽化冷却原理：把接近沸腾温度的软化水送进冷却件内，热水在冷却件内吸热升温变成蒸汽，并吸收大量的热，从而达到冷却的目的。汽化冷却主要用于大中型高炉。

软水密闭循环冷却优点：冷却可靠、冷却水量消耗少、动力消耗少等。近年来在大型高炉上广泛使用。D、风冷和水冷炉底光面冷却壁镶砖冷却壁（4）高炉基础作用：将高炉的全部重量均匀地传给地层。其结构如图2-23（P46）。要求：要稳固，均匀下沉量不大于20～30mm，热稳定性好，结构简单、造价低。组成：基墩：用耐热混凝土浇注，包在炉壳内，基座之上。基座：钢筋混凝土浇注。图2-23高炉基础结构示意图1—冷却壁；2—风冷管；3—耐火砖；4—炉底砖；5—耐热混凝土基墩；6—钢筋混凝土基座1-炉底耐火材料；2-炉壳；3-生产后炉内砖衬侵蚀线；4-炉喉钢砖；5-煤气导出管；6-炉体夸衬；7-带凸台镶砖冷却壁；8-镶砖冷却壁；9-炉底碳砖；10-炉底水冷管；11-光面冷却壁；12-耐热基墩；13-基座高炉设备系统组成示意图3.BF矿槽煤粉仓中速磨煤粉仓料车装料设备煤气除尘设备净煤气渣场炼钢厂3座热风炉风机在高炉炉顶设有装料装置，通过它将冶炼用的炉料（由焦炭和矿石按一定比例组成）按批装入炉内。在高炉下部炉缸的上沿，沿圆周均匀地布置了若干个风口（100m3小高炉有8～10个，4000m3以上的大高炉则有36～42个）。加热到1000℃以上的热风，经铜质水冷风口送入炉内，供焦炭燃烧形成高温煤气。在炉缸的底部设有铁口，可周期性或连续性地排放出液态生铁和炉渣。在风口和铁口之间还设有渣口以排放部分炉渣，减轻铁口负担。二、原料供应系统

作用：将原、燃料输送到高炉炉顶。（1）贮矿槽作用：贮存原料，用于解决高炉连续上料和间断供料的矛盾。结构形式：钢筋混凝土结构，混合结构。贮矿槽：保证供给高炉12～18h矿石量；贮焦槽：保证供给高炉6～8h焦炭需求量，总容积为高炉有效容积的0.6～1.1倍。

(2)槽下设备称量车或皮带运输机。称量车：带有称量装置的专用车辆，常用于中小高炉，人工操作不利于实现自动化，现已逐步被淘汰。皮带运输机：应用较多。特点：设备轻便，便于实现全面自动控制，从而改善劳动条件。三、上料设备结构形式：（1）传统的斜桥卷扬机上料设备，包括斜桥、卷扬机、料车三部分。（2）近年来在大型高炉上应用的皮带机上料设备。四、炉顶装料设备

作用：满足高炉冶炼既能合理布料又能回收煤气的需要。

传统高炉炉顶使用最多的结构形式是马基式炉顶，即双钟式炉（图3所示，参看教材图2-31，P52）。

20世纪70年代后新建的大型高炉出现了无钟式炉顶（参看教材图2-32，P53）。双钟式炉顶装料设备组成：装料器、布料器及大小料钟传动机构组成，此外还有探料尺和均压设备等。

装料器：由大料钟、大料斗、大钟杆及煤气封盖组成。

布料器：位于大料钟的上面，它由小料钟、小料斗、受料斗及旋转驱动装置组成。

探料尺：作用是准确探测料面下降深度，防止料面过高顶弯大钟杆，或料面过低造成炉顶温度过高，烧坏炉顶设备。目前常用的探尺多为链式软探尺。无钟炉顶：新型炉顶装料设备随着高炉的大型化和炉顶压力的提高，先后出现了各种新型炉顶。主要有双钟双阀式、双钟四阀式、三钟式、四钟式等。而现代大型高炉上多采用摆动-旋转布料溜槽式炉顶。其结构如图2-32（P53）。主要特点：取消了料钟，用既能旋转又能调节倾角的旋转溜槽布料。可进行任意一点布料，寿命长，休风率低，炉顶高度降低1/3，设备重量减少1/2，驱动功率减少了1/5。五、渣呢铁处理系太统渣铁处理劝系统：风口工作贯平台与出欧铁场、炉厘前设备、煌铁水处理南及炉渣处烦理设备。海（P57辅）六、送埋风系统洗P53(1)高博炉用鼓风屿机高炉冶炼堤的关键设肤备。结构形程式：离心式风奔机和轴流式六风机，小高炉临多用罗茨风雹机。目前，霞中型以上行高炉均采嫌用前两者偶。(2)疑热风炉结构型式叙：蓄热式粮热风炉携。作用：加热空繁气并连蜂续、稳鞭定地送少给高炉弃。结构：由炉基、炉廉壳、拱顶肯、大墙、挺燃烧室和抄蓄热室等部分灯组成，悠如图2简-33蠢（P5衰4）。种类：内现燃式，外考燃式，顶浙燃式。七、高焦炉喷吹系昌统作用：从风口朴喷吹燃庙料，代洗替部分趟昂贵的砍冶金焦馒，降低摩成本，握改善高乔炉操作爽指标。（P57萝）喷吹燃料制种类：煤粉、危重油、天鸭然气，其爪它还有焦负油、沥青衣、焦炉煤宋气。目前是以喷吹煤骂粉为主，敲并提倡喷尚吹烟煤。喷煤工艺万组成：制粉、输寺煤、喷吹编三部分。八、川煤气处炸理系统高炉煤扔气中含沃有CO声、H2、CH4等可燃气茅体，其发蛙热值为(艺3000沿～4队000)输kJ/身Nm3，占燃料凤平衡的2鱼5%～早30%创。但从高宗炉引出的豆煤气（荒煤气）不能直刷接使用怜，需经计除尘处凶理。荒煤气含尘量筐一般(创10～50)旺g/N课m3，净化后引含尘量晃应小于稠10m皮g/N昆m3。常用除尘横设备：重力除战尘器、姻洗涤塔义、文氏轧管、静甩电除尘俭器、袋家式除尘锐器。设备流程奋图：图2居-34～揪2-36由（P55汤～56）东。§2.7拔高炉冶辫炼技术经钓济指标高炉有效泰容积利用浴系数(竹)指每1着m3有效容腔积平均鹿每昼夜缘瑞生产合佳格生铁冰的折合盘产量。闹计算公烦式为：高炉有效摸容积利用镰系数＝t/(取m3·d)焦比(赠K）焦比是表补示高炉冶幻玉炼一吨生缠铁所消耗伸的干焦炭羊量。计算侧公式为：焦比=kg/t焦比是逃高炉能阳量消耗冰的重要雨指标。冶炼强秋度(I)冶炼强度品是指每1扮米3高炉有坛效容积蜡，在一劫昼夜内孙所能燃很烧的干窗焦量。航它反映明炉料下雀降及冶青炼的速崭度。计冬算公式特为：式中虫焦炭冶知炼强度圾昼夜数饺＝日历易昼夜数衔-全部跳休风昼恩夜数。t/(m3·d)在休风击率为零僻时，利枪用系数否、冶炼资强度与四焦比三负者有如易下关系腥：冶炼强度证表明高炉管作业强化渣程度的高汇低。它取云决于高炉握所能接受馋的风量。界鼓风愈多恰，燃烧焦闸炭也就愈热多，在焦把比不变或越增加不多腿的情况下不，利用系见数也愈高脖。生铁合格框率生铁合格我率是指化踪蝶学成分符赚合国家规纲定的生铁赌量占总检撕验量的比吵例。这是评泉价生产慌质量好包坏的指嫂标，—符般能达克99%淹以上。焦炭负茶荷焦炭负荷盖是一批料绒中矿石重耕量与焦炭找重量之比蚂。计算公啄式为：焦炭负躁荷和炼卖铁焦比炊是紧密蜡相关的妥，焦炭南负荷高尊低直接客影响高陵炉热量莫的收入叙。生产墨中常根检据生铁拜含硅、汗锰量的尿变化及叨对焦比川的影响躁，调整涉焦炭负扬荷。生铁原辱材料消暖耗生铁原飞村料主凭要包括样铁矿石伐、碎杂庄铁等。挠炼铁辅朵助材料暑主要是稻熔剂。生铁原兴材料消桌耗指标接的计算亭公式为翅：某种原扮材料耗和用量＝富氧率富氧率是颤指工业氧盲加入到鼓络风中后，矩鼓风中氧蜡含量增加晋的百分数落。高炉实行倦富氧鼓风鼻有利于热勺量集中于逃高炉下部合，强化高窝炉冶炼。生铁成本单位生铁第成本由原灰料、燃料牢、动力消额耗费及车失间经费等稿项组成。稍它是从经盾济角度衡先量高炉作嫩业好坏的鞠重要指标腾。具体项变目有：原燃料消功耗—铁矿祖石、熔剂拜、焦炭、场煤粉、重星油。动力费—册循环水、漆风、蒸汽逐、比缩空猾气、煤气对、氧。车间经费行—辅助材犯料(大型蚂工具、备佣品备件、榜耐火材料轰等)、工滩资、折旧阀费、管理慌费(运费燃、办公费摄、旅差费混等)。副产品回棋收—粗煤蜡气、炉渣蛛、炉尘。企业管理设费—对于定单独的炼窑铁厂，车裙间成本即伴为工厂成掏本。如为蛛联合企业骗，还应包架括企业管裕理的费用胶。在单位勇生铁成败本中，融一般情径况下，漆原、燃赖料费约担占车间艘成本的悉80%即以上，庸动力消初耗费占珠10%送左右。炉龄高炉从开萄炉到停炉民大修之间虾的时间，唱为一代高亡炉的炉龄等。延长高摘炉炉龄左是高炉再工作者付的重要猾任务。§2.厘8高爸炉操作一炉内操作高炉基感本操作穿制度主喂要有：炉缸热制晴度、造渣唉制度、送挣风制度和条装料制度疮。1炉缸横热制度炉缸热赤制度是隐指炉缸彻温度水克平的高地低。表示热艇制度的肺参数有橡：（1距）铁水形温度。隶铁水温论度一般拉为13泪50~骄150健0℃，腾又称为曾铁水物翅理热；棉（2）虑用生铁肆中[S磨i]含辉量高低锤表示，美又叫化抬学热。愤通常[即Si]袄高时，舅铁水温强度高；贿[Si娃]低，柏温度则碰低。但在冶箩炼低硅盯铁时，华二者并穿不一致糊。2造怒渣制度造渣制塔度是指够根据原挎料条件案和生铁叠质量要赞求，确舌定渣的蒸化学组据成与碱雀度。3送穗风制度送风制话度是指降根据炉给内风口设状态，剖确定送篇风质量株、风口妇伸入风袜口内的劲长度及驼风口面静积。送引风质量卷包括风蔬量、风普压、风爽温、富客氧量、肤喷吹量偿、湿度尺等。4装被料制度装料制殃度是指宜高炉装创料的方城式与方锦法。二高炉久炉况判断正常炉昌况的主耳要特征昼是，炉绩缸工作详全面活出跃，沪隶温充沛土、稳定漠，下料靠